3 типа обратных клапанов

Обратный клапан — это автоматический промышленный клапан, который позволяет жидкости или газу течь в одном направлении, предотвращая при этом обратный поток. В отличие от шарикового клапана, затвора или глобусного клапана, обратный клапан обычно не требует ручки, рукоятки или внешнего привода. Он открывается и закрывается в ответ на разницу давления, создаваемую процессной жидкостью.

Обратные клапаны также называют невозвратными, односторонними клапанами или клапанами предотвращения обратного потока. Они широко установлены в системах водоснабжения, насосных трубопроводах, очистных сооружениях сточных вод, нефтегазовых объектах, химическом оборудовании, системах сжатого воздуха и промышленных коммунальных сетях.

Существует множество конструкций обратных клапанов, включая шариковых, поршневых, сопельных и наклонных дисков. Однако три наиболее распространённых промышленных типа — это поворотный обратный клапан, подъёмный обратный клапан и двухпластинчатый обратный клапан.

Каждый тип использует свой внутренний замыкающий элемент и по-разному реагирует на скорость потока, изменения давления и ориентацию трубопровода. Поворотный обратный клапан использует шарнирный диск, подъёмный обратный клапан — вертикально движущийся диск или поршень, а двойной обратный клапан — две пружинно-нагруженные полукруглые пластины.

Выбор правильного обратного клапана требует большего, чем просто соответствующего номинальному диаметру трубопровода. Инженеры также должны оценивать среду, вязкость, рабочее давление, температуру, минимальный расход, давление трещины, потери давления, направление установки и риск гидроудара.

Что такое обратный клапан?

Обратный клапан — это самоработающий клапан, установленный в трубопроводе для поддержания одностороннего потока. Клапан открывается, когда давление в восходящем направлении достаточно высокое, чтобы отместить внутренний диск, пластину, шарик или поршень от своего сиденья.

Когда прямой поток уменьшается или останавливается, гравитация, пружина или обратное давление смещают закрывающий элемент обратно к сиденью. Как только защёлка соприкасается с седлом, обратный клапан ограничивает возвращение жидкости через трубопровод.

Основные функции промышленного обратного клапана включают:

• Предотвращение обратного потока через насосы и компрессоры
• Защита оборудования от обратного вращения
• Предотвращение слива в трубопроводах под давлением
• Разделение параллельных насосов или технологических линий
• Поддержание давления в системе после отключения оборудования
• Снижение загрязнения между подключёнными системами
• Поддержка безопасной и стабильной автоматической работы трубопровода

Обратный клапан не должен рассматриваться как полная замена ручному изоляционному клапану. Хотя это автоматически предотвращает обратный поток, для работы по обслуживанию обычно требуется отдельный шар, затвор, шар или бабочочный клапан для положительной изоляции трубопровода.

Как работает обратный клапан?

Принцип работы обратного клапана основан на перепаде давления. Разница между давлением выше и вниз по потоку создаёт силу, которая открывает или закрывает клапан.

Во время прямого потока давление вверх по течению влияет на элемент замыкания. Когда эта сила превышает вес затвора, пружинного усилия и трения, клапан начинает открываться.

Минимальное давление, необходимое для начала открытия клапана, обычно называют давлением трещины. Некоторые обратные клапаны имеют очень низкое давление трещины, тогда как пружинные конструкции могут требовать большего давления.

Основная последовательность действий выглядит следующим образом:

1. Отсутствие потока: диск, пластина или поршень опираются на седло.
2. Давление впереди увеличивается: Давление вверх по течению создаёт силу открывания.
3. Достигается давление трещины: защёлка начинает отдаляться от сиденья.
4. Развивается нормальный поток: клапан открывается под углом или подъёмом, определяемым скоростью потока.
5. Поток уменьшается: Закрывающий элемент возвращается к сиденью.
6. Возникает обратное давление: Затвор герметизирует сиденье и ограничивает обратный поток.

Отклик обратного клапана особенно важен в насосных системах. Если клапан закрывается слишком медленно, жидкость может развить значительную обратную скорость до того, как диск достигнет седла. Внезапное закрытие может привести к удару давления, вибрации или хлопку обратного клапана.

Сравнение трёх основных типов обратных клапанов

1. Обратный клапан с замахом

Поворотный клапан использует круглый диск, прикреплённый к шарниру или шарниру. Поток жидкости вперёд отталкивает диск от сиденья и заставляет его раскачиваться вверх.

Когда поток вперёд уменьшается, диск начинает двигаться обратно к сиденью. Гравитация и обратное давление завершают движение закрывания.

Внутренний проход полностью открытого обратного клапана может обеспечивать относительно низкое сопротивление потоку. Это делает конструкцию широко распространённой в водопроводах, сточных водах, нефтяных и промышленных трубопроводах.

Типичный обратный клапан с размахом содержит:

• Корпус клапана, содержащего давление,
• Крышка с болтами или с герметичным давлением
• Шарнирный диск
• Механизм дискового рычага или шарнира
• Седельное кольцо
• Штифт петли
• Мягкие или металлические герметичные поверхности

Применение поворотных клапанов

Распространённые применения обратных клапанов с поворотным клапаном включают:

• Муниципальные водопроводы
• Системы сброса насосов
• Очистные сооружения сточных вод
• Трубопроводы охлаждающей воды
• Системы переноса нефти
• Сети противопожарной воды
• Ирригационные системы
• Общие промышленные коммунальные линии

Фланцевый поворотный обратный клапан часто встречается в средних и крупных трубопроводах. Резьбовые обратные клапаны могут использоваться в небольших коммунальных системах.

Горизонтальная и вертикальная установка

Многие поворотные обратные клапаны устанавливаются в горизонтальных трубопроводах с шарниром, расположенным над проходом потока. Эта ориентация позволяет гравитации способствовать замыканию.

Некоторые конструкции могут устанавливаться в вертикальных трубопроводах с восходящим потоком. Однако стандартный обратный клапан не должен устанавливаться автоматически при вертикальном потоке вниз, так как гравитация может удерживать диск подальше от седла.

Допустимая ориентация установки всегда должна быть подтверждена инструкцией к продукту.

Обратный клапан с рычагом и противовесом

Замахной обратный клапан может включать внешний рычаг и противовес. Противовес способствует замыканию движения и позволяет регулировать реакцию клапана.

Также могут быть установлены гидравлические заслонки или приборные панели для контроля движения дисков и уменьшения закрывающего воздействия в крупных водопроводах.

2. Обратный клапан подъёма

Подъёмный обратный клапан использует диск, поршень или пробку, которые движутся по прямой линии от седла. Элемент закрытия обычно управляется корпусом клапана, крышкой или внутренней клеткой.

Прямое давление поднимает диск с седла и позволяет жидкости проходить через клапан. Когда поток уменьшается, гравитация, пружинное давление или обратное давление толкают диск обратно на сиденье.

Обратные клапаны подъёма часто имеют внутренний поток, похожий на шарообразный клапан. Жидкость меняет направление при прохождении через отверстие седла, что может привести к большему потере давления, чем полностью открытый обратный клапан.

Движение управляемого диска обеспечивает стабильное закрытие и точное выравнивание с сиденьем. Подъёмные обратные клапаны широко применяются в системах воды, пара, газа, нефти и технологических процессов с высоким давлением.

Типы обратных клапанов подъёмной силы

Распространённые конфигурации обратных клапанов подъёма включают:

• Горизонтальный обратный клапан подъёма
• Вертикальный подъёмный обратный клапан
• Поршневой обратный клапан
• Обратный клапан с шаровым подъёмом
• Пружинный подъёмный обратный клапан
• Обратный клапан подъёма Y-образного образа

Горизонтальный обратный клапан подъёма

Обычно устанавливается горизонтальный обратный клапан для перемещения диска внутри корпуса клапана. Гравитация помогает вернуть диск на сиденье, когда поток останавливается.

Правильная ориентация важна, потому что неправильная установка клапана может помешать свободному движению диска.

Вертикальный обратный клапан подъёма

Вертикальный обратный клапан предназначен для установки в вертикальном трубопроводе. Клапан может использовать пружину для облегчения закрытия и поддержания выравнивания внутреннего элемента.

Необходимо соблюдать указанное направление потока. Многие вертикальные обратные клапаны предназначены для восходящего потока, хотя конструкции для конкретного продукта могут различаться.

Применение обратных клапанов подъёма и подъёмом

Обратные клапаны подъёма обычно устанавливаются в:

• Системы пара и конденсата
• Трубопроводы питательной воды для котлов
• Выпускные линии насосов высокого давления
• Топливные и смазочные масляные системы
• Системы на сжатом газе
• Трубопроводы химических процессов
• Оборудование для генерации электроэнергии

3. Двойной обратный клапан

Двойной обратный клапан использует две полукруглые пластины, установленные на центральном шарнирном штифте. Пластины вращаются в открытом положении, когда через клапан проходит прямой поток.

Торсионные пружины обычно устанавливаются вокруг штифта шарнира. Когда движение вперёд начинает уменьшаться, пружины двигают пластины к сиденью, прежде чем развивается значительная обратная скорость.

Такой короткий ход закрытия помогает сократить время закрытия по сравнению с большими клапанами скачки. По этой причине конструкцию с двойными пластинами часто называют обратным клапаном без удара или с низким ударом, хотя фактическая производительность всё ещё зависит от размера клапанов и условий системы.

Двухпластинный обратный клапан обычно использует компактный корпус пластины, установленный между фланцами трубопровода. Также доступны конфигурации корпуса с углом и фланцем.

Конструкция обратного клапана пластины

Обратный клапан пластины имеет короткие размеры лицевой панели и относительно небольшой вес. Он зажимается между двумя фланцами трубопровода с помощью болтов.

Обратные клапаны с двойными пластинами из пластин особенно полезны там, где ограничено место для установки или если для больших диаметров трубопроводов предпочтительнее использовать более лёгкий клапан.

Применение с двойным обратным клапаном

Распространённые применения включают:

• Насосные станции для очистки воды
• Системы охлаждения воды
• Циркуляционные трубопроводы HVAC
• Переработка нефти и газа
• Производственные объекты
• Химические заводы
• Системы пожарной воды
• Промышленные коммунальные трубопроводы

Установка двухпластинных обратных клапанов

Двойные обратные клапаны часто устанавливаются в горизонтальных или вертикальных трубопроводах с восходящим потоком, в зависимости от конструкции пружины и одобрения производителя.

Расположение шарнирующих штифтов может быть важно. В горизонтальном трубопроводе шарнирный штифт часто устанавливается вертикально, чтобы равномерно двигаться две пластины.

Достаточно прямого трубопровода должно быть предусмотрено рядом с насосами, колотями и регулирующими клапанами, где это возможно. Сильно нарушенный поток может вызывать нестабильное движение пластин, вибрацию и неравномерный износ.

Замах, подъём против двухпластинного обратного клапана

Материалы для обратных клапанов

Материалы обратных клапанов должны обеспечивать соответствующую прочность давления, коррозионную устойчивость, температурную способность и совместимость с процессной жидкостью.

Поверхности герметизации обратных клапанов могут использовать металл-металл или прочные материалы, такие как EPDM, NBR, PTFE или FKM. Материал сиденья должен соответствовать среде и рабочей температуре.

Типы соединений обратных клапанов

Резьбовой обратный клапан

Резьбовые обратные клапаны часто используются в небольших водопроводах, воздухе, газе, гидравлике и приборах. Стандарты потоков могут включать NPT, BSPP и BSPT.

Фланцовый обратный клапан

Фланцевый обратный клапан широко используется в промышленных системах, так как его можно извлечь из трубопровода для обслуживания. Обратные клапаны с поворотом и подъёмом обычно используют фланцевые концы.

Обратный клапан пластины

Между двумя фланцами трубопровода установлен обратный клапан пластины. Обратные клапаны с двойными пластинами и обратные клапаны на компакт-дисках часто используют конструкцию из пластин.

Сварной обратный клапан

Обратные клапаны с сокетной и сварной швы обеспечивают постоянные соединения трубопроводов. Они распространены в приложениях с высоким давлением, высокой температурой и критически важными процессами.

Применение обратных клапанов

Трубопроводы с насосным сбросом

Обратный клапан для насоса устанавливается ниже по потоку, чтобы предотвратить возвращение жидкости при остановке насоса. Это помогает защитить насос от обратного вращения и снижает риск дренажа системы.

Динамика обратного клапана должна оцениваться вместе с учётом скорости насоса, длины трубопровода, скорости жидкости и давления в системе.

Системы водоснабжения

Обратные клапаны для воды устанавливаются на очистных сооружениях, зонах давления, резервуарах, насосных станциях и водопроводных системах зданий. Широко используются поворотные и двойные обратные клапаны.

Очистка сточных вод

Обратные клапаны сточных вод должны работать с подвешенными твердыми веществами и мусором. Обратные клапаны с полным открытием и шариковые обратные клапаны распространены в системах откачки сточных вод.

Нефть и газ

Обратные клапаны нефти и газа препятствуют обратному потоку через насосы, компрессоры и оборудование для обработки. Широко используются конструкции из углеродистой стали, качающей, поршневой, сопла и двойной пластины.

Производство пара и электроэнергии

Подъёмные и поршневые обратные клапаны обычно устанавливаются в системах подачи воды пара, конденсата и котла. Материалы и показатели давления и температуры должны соответствовать условиям эксплуатации.

Системы HVAC

Обратные клапаны HVAC предотвращают обратную циркуляцию через насосы, чиллеры и оборудование для отопления. Двойные пластинчатые пластины и рядные пружинные обратные клапаны распространены из-за компактной конструкции.

Размер обратного клапана

Обратный клапан должен формироваться с учетом ожидаемой скорости расхода и скорости, а не только номинального диаметра трубопровода.

Увеличенный обратный клапан может никогда полностью не открыть в обычной работе. Частично открытый диск или пластины могут многократно двигаться, вызывая вибрацию, шум и ускоренный износ.

Небольшой обратный клапан может привести к повышенной потере скорости и давления. Высокая скорость потока также может увеличивать эрозию и механические нагрузки.

Важные факторы размера включают:

• Нормальный и максимальный расход
• Минимальный стабильный расход
• Плотность жидкости и вязкость
• Диаметр трубопровода
• Допустимые потери давления
• Давление трещины
• Условия работы насоса
• Характеристики открытия клапанов
• Потенциальная обратная скорость

Обратный клапан и гидроудар

Гидроудар — это резкое изменение давления, вызванное резким изменением скорости жидкости. Закрытие обратного клапана может способствовать этому переходному давлению, если обратный поток уже развился до того, как клапан достигнет седла.

Удар обратного клапана может вызывать:

• Громкий шум удара
• Вибрация трубопровода
• Скачки давления
• Повреждение диска или шарнира
• Деформация сиденья
• Напряжение фланца или соединение трубы
• Сокращённый срок службы насосов и клапанов

Пружинная двойная пластина, сопло или быстро закрывающийся обратный клапан могут снизить развитие обратного потока в подходящих системах. Однако правильное решение должно основываться на гидравлическом анализе.

Расположение клапана также важно. Установка обратного клапана слишком близко к отводу насоса, локтю или тройнице может подвергнуть его турбулентному и неравномерному потоку.

Как выбрать обратный клапан

Правильный выбор обратного клапана требует оценки среды, условий расхода, динамики клапанов и конструкции установки.

Важная информация о отборе включает:

• Жидкий, газовый, паровой или суспензионный тип
• Вязкость жидкости и содержание твердых веществ
• Нормальный и максимальный расход
• Рабочее и проектное давление
• Минимальная и максимальная температура
• Требуемое давление для трещины
• Допустимые потери давления
• Размер конвейера и стандарт соединения
• Горизонтальная или вертикальная установка
• Доступное место для установки
• Риск удар водоудара или хлопка клапана
• Материалы кузова, дисков, пластин и сиденья
• Конструкция с мягким или металлическим сиденьем
• Требуемые характеристики утечки
• Применимые отраслевые стандарты и спецификации проекта

Можно выбрать поворотный обратный клапан, если приоритетом является относительно открытый проход и низкие потери давления. Обратный клапан подъёма подходит там, где требуется направленное линейное движение и способность к повышенному давлению.

Двойной обратный клапан часто выбирают, когда важны компактные размеры, малый вес и короткий ход закрывания.

Наши варианты обратных клапанов

Наша линейка обратных клапанов может быть настроена для применения в водопроводах, сточных водах, нефти, газе, парах, химии и промышленных трубопроводах.

Изображение продукта	Тип обратного клапана	Доступная конфигурация	Типичные применения
	Клапаны с поворотом, подъёмом и двойными пластинами	Чугун, ковкий чугун, углеродистая сталь или нержавеющая сталь Конструкция с мягким или металлическим сиденьем Концы с резьбой, фланцами, пластинами или сварными концами Пружинное или гравитационное закрытие Горизонтальная или одобренная вертикальная установка	Водоснабжение Выпуск насоса Очистка сточных вод Нефть и газ Паровые и энергетические установки HVAC и промышленные коммунальные услуги

Опциональные конфигурации могут включать внешние рычаги, противовесы, гидравлические амортизаторы, прочные сиденья, металлические сиденья с жёсткой поверхностью и специальные покрытия.

Установка обратного клапана

Правильная установка обратного клапана необходима для стабильного открытия, надёжного закрытия и длительного срока службы.

Каждый обратный клапан имеет определённое направление потока. Стрелка, отмеченная на корпусе клапана, обычно указывает разрешённое направление прямого потока.

Важные проверки установки включают:

• Правильный тип клапана, размер и номинал давления
• Правильная стрелка направления потока тела
• Одобренная горизонтальная или вертикальная ориентация
• Совместимое соединение фланцев, резьбы или сварки
• Достаточный внутренний зазор между дисками или пластинами
• Правильная ориентация шарнирующих штифтов
• Правильное выравнивание и поддержка конвейеров
• Достаточное расстояние от сильных нарушений потока
• Чистая внутренняя часть трубопровода
• Функциональные и тесты на утечки

Корпус клапана не следует использовать для вытягивания неправильно выровненных фланцев трубопровода. Искажение может мешать движению диска, поршня или пластины.

Обратные клапаны пластин должны быть аккуратно расположены между фланцами. Пластины следует управлять или проверять, чтобы убедиться, что они не соприкасаются с соединённой трубой или каналом фланцирования.

Тестирование и обслуживание обратных клапанов

Обратные клапаны работают автоматически, но всё равно требуют периодического осмотра. Обратный клапан может оставаться частично открытым, блокироваться мусором или не герметизироваться, не будучи сразу видимым снаружи трубопровода.

Регулярное обслуживание может включать:

• Проверка корпуса клапана и соединительных соединений на наличие утечек
• Прослушивание на повторяющееся движение диска или шум удара
• Мониторинг потерь давления через клапан
• Осмотр диска, пластин, петли и поршня
• Проверка пружин на коррозию или усталость
• Осмотр кресел на износ или отложения
• Очистка грязи и взвешенных веществ
• Проверка внешних рычагов и заслонок
• Замена повреждённых уплотнений или компонентов сиденья
• Запись состояния клапана и истории обслуживания

Частые коляски клапанов могут указывать на низкий расход, чрезмерный выбор клапанов, турбулентные условия впуска или внутренний износ. Операционную систему следует пересмотреть, а не заменять тот же клапан без установления причины.

Часто задаваемые вопросы

Что такое обратный клапан?

Обратный клапан — это автоматический клапан, который позволяет жидкости течь в одном направлении и ограничивает обратное течение.

Какие три распространённых типа обратных клапанов?

Три распространённых типа — это обратный клапан с разворотом, подъёмный клапан и двухпластинчатый обратный клапан.

Обратный клапан — это то же самое, что и невозвратный клапан?

Да. Обратный клапан и невозвратный клапан — это часто используемые названия клапанов, которые предотвращают обратный поток.

Что такое обратный клапан с размахом?

Поворотный обратный клапан использует шарнирный диск, который открывается при движении вперёд и возвращается в седло при остановке или обратном потоке.

Что такое подъёмный обратный клапан?

Подъёмный обратный клапан использует диск, поршень или пробку, который движется по прямой линии от и к седлу клапана.

Что такое двойной обратный клапан?

Это компактный обратный клапан, использующий две пружинные полукруглые пластины для управления односторонним потоком.

Где следует установить обратный клапан?

Обратные клапаны обычно устанавливаются ниже насосов, компрессоров и оборудования, где необходимо предотвратить обратный поток.

Можно ли установить обратный клапан вертикально?

Некоторые обратные клапаны могут устанавливаться в вертикальных трубопроводах с восходящим потоком. Необходимо подтвердить конструкцию клапанов, расположение пружин и утверждённую ориентацию.

Что такое давление трещины?

Давление трещины — это минимальная разница давлений вверх и вниз по потоку, необходимая для начала открытия обратного клапана.

Почему обратный клапан издаёт шум?

Шум может быть вызван ударом диска, нестабильным низким расходом, турбулентностью, перераспределением клапанов, износом деталей или резкими перепадами давления.

Какой обратный клапан имеет самый короткий корпус?

Обратный клапан с двойными пластинами пластины обычно имеет гораздо меньшие размеры лицевой панели, чем многие фланцевые обратные клапаны с размахом или подъёмом.

Какой обратный клапан подходит для пара?

Для пара обычно используются подъемные, поршневые и подходящие обратные клапаны с размахом. Материалы, конструкция сиденья и давление-температура должны соответствовать сервису.

Как следует выбирать обратный клапан?

При выборе следует учитывать жидкость, расход, давление, температуру, давление трещин, ориентацию установки, допустимую потерю давления и риск гидроудара.

Заключение

Обратный клапан — это автоматический односторонний клапан, который предотвращает обратное движение жидкости. Он защищает насосы, компрессоры, трубопроводы и технологическое оборудование без необходимости внешнего привода.

Три распространённых типа обратных клапанов — это поворотные, подъёмные и двойные обратные клапаны. Поворотный обратный клапан использует шарнирный диск и обеспечивает относительно открытый проход потока.

Обратный клапан подъёма использует направленное линейное движение и обычно выбирается для систем процессов с паром, газом и высоким давлением. Двойной обратный клапан использует две пружинные пластины в компактном корпусе пластины.

Выбор обратных клапанов должен учитывать больше, чем номинальный размер трубы. Скорость потока, давление трещины, потери давления, ориентация установки, вязкость жидкости и динамика обратного потока влияют на производительность.

Правильная установка не менее важна. Перед введением в эксплуатацию следует проверить стрелку потока кузова, ориентацию шарнира, выравнивание фланцев и расстояние от насосов или локтей.

При правильном выборе, установке и обслуживании обратный клапан может обеспечивать надёжную защиту обратного потока и долгосрочную защиту оборудования в системах водоснабжения, нефти, газа, пара, химии и промышленных коммунальных услуг.